Длина волны и скорость распространения волн: оъяснение, формулы

 

Абсолютно все в этом мире происходит с какой-либо скоростью. Тела не перемещаются моментально, для этого требуется время. Не являются исключением и волны, в какой бы среде они не распространялись.

Скорость распространения волны

Если вы бросите камень в воду озера, то возникшие волны дойдут до берега не сразу. Для продвижения волн на некоторое расстояние необходимо время, следовательно, можно говорить о скорости распространения волн.

Скорость волны зависит от свойств среды, в которой она распространяется. При переходе из одной среды в другую, скорость волн меняется. Например, если вибрирующий железный лист засунуть концом в воду, то вода покроется рябью маленьких волн, однако скорость их распространения будет меньше, чем в железном листе. Это несложно проверить даже в домашних условиях. Только не порежьтесь о вибрирующий железный лист…

Длина волны

Существует еще одна важная характеристика это длина волны. Длина волны это такое расстояние, на которое распространяется волна за один период колебательных движений. Легче понять это графически.

Если зарисовать волну в виде рисунка или графика, то длиной волны будет являться расстояние между любыми ближайшими гребнями либо впадинами волны, либо между любыми другими ближайшими точками волны, находящимися в одинаковой фазе.

Так как длина волны это расстояние, пройденное ею, то и найти эту величину можно, как и любое другое расстояние, умножив скорость прохождения на единицу времени. Таким образом, длина волны связана со скоростью распространения волны прямо пропорционально. Найти длину волны можно по формуле:

λ=vT ,

где λ длина волны, v скорость волны, T период колебаний.

А учитывая, что период колебаний обратно пропорционален частоте этих же колебаний: T=1⁄υ, можно вывести связь скорости распространения волны с частотой колебаний:

v=λυ .

Частота колебаний в разных средах

Частота колебаний волн не меняется при переходе из одной среды в другую. Так, например, частота вынужденных колебаний совпадает с частотой колебаний источника. Частота колебаний не зависит от свойств среды распространений. При переходе из одной среды в другую меняется лишь длина волны и скорость ее распространения.

Эти формулы справедливы как для поперечных, так и для продольных волн. При распространении продольных волн длина волны будет расстоянием между двумя ближайшими точками с одинаковым растяжением или сжатием. Она также будет совпадать с расстоянием, пройденным волной за один период колебаний, поэтому формулы будут полностью подходить и в этом случае.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Распространение колебаний в среде и волны: продольные и поперечные
Следующая тема:&nbsp&nbsp&nbspИсточники звука и звуковые колебания: что это и как происходит

Длина волны. Скорость распространения волн :: Класс!ная физика

ДЛИНА ВОЛНЫ

СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛН

Что ты должен знать и уметь?

1.Определение длины волны.
Длина волны — это расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

2. Величины, характеризующие волну:
длина волны, скорость волны, период колебаний, частота колебаний.
Единицы измерения в системе СИ:
длина волны [лямбда] = 1 м
скорость распространения волны [ v ] = 1м/с
период колебаний [ T ] = 1c
частота колебаний [ ню ] = 1 Гц
3. Расчетные формулы

4. Уметь показать графически длину волны ( для продольных и поперечных волн).

ЕЩЁ ОДНА ИГРУШКА
ДЛЯ УМНЕНЬКИХ И ЛЮБОЗНАТЕЛЬНЫХ

Ощути себя физиком-исследователем — нажми здесь.

ЭТО ИНТЕРЕСНО !

Сейсмические волны.

Сейсмическими волнами называются волны, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений или каких-нибудь мощных взрывов. Так как Земля в основном твердая, в ней одновременно могут возникать 2 вида волн — продольные и поперечные. Скорость этих волн разная: продольные распространяются быстрее поперечных. Например, на глубине 500 км скорость поперечных сейсмических волн 5км/с, а скорость продольных волн — 10км/с.
Регистрацию и запись колебаний земной поверхности, вызанных сейсмическими волнами, осуществляют с помощью приборов — сейсмографов. Распространяясь от очага землетрясения, первыми на сейсмическую станцию приходят продольные волны, а спустя некоторое время — поперечные. Зная скорость распространения сейсмических волн в земной коре и время запаздывания поперечной волны, можно определить расстояние до центра землетрясения. Чтобы узнать точнее , где он находится , используют данные нескольких сейсмических станций.

Ежегодно на земном шаре регистрируют сотни тысяч землетрясений. Подавляющее большинство из них относится к слабым, однако время от времени наблюдаются и такие. которые нарушают целостность грунта, разрушают здания и ведут к человеческим жертвам.

Устали? — Отдыхаем!

Эффект Доплера в в физике: определение, примеры, формула

• Интернет-магазин
• Где купить
• Аудио
• Новости
• LECTA
• Программа лояльности

Мой личный кабинет Методическая помощь Вебинары Каталог Рабочие программы Дошкольное образование Начальное образование Алгебра Английский язык Астрономия Биология Всеобщая история География Геометрия Естествознание ИЗО Информатика Искусство История России Итальянский язык Китайский язык Литература Литературное чтение Математика Музыка Немецкий язык ОБЖ Обществознание Окружающий мир ОРКСЭ, ОДНК Право Русский язык Технология Физика Физическая культура Французский язык Химия Черчение Шахматы Экология Экономика Финансовая грамотность Психология и педагогика Внеурочная деятельность Дошкольное образование Начальное образование Алгебра Английский язык Астрономия Биология Всеобщая история География Геометрия Естествознание ИЗО Информатика Искусство История России Итальянский язык Китайский язык Литература Литературное чтение Математика Музыка Немецкий язык ОБЖ Обществознание Окружающий мир ОРКСЭ, ОДНК Право Русский язык Технология Физика Физическая культура Французский язык Химия Черчение Шахматы Экология Экономика Мой личный кабинет Методическая помощь Дошкольное образование Начальное образование Алгебра Английский язык Астрономия Биология Всеобщая история География Геометрия Естествознание ИЗО Информатика Искусство История России Итальянский язык Китайский язык Литература Литературное чтение Математика Музыка Немецкий язык ОБЖ Обществознание Окружающий мир ОРКСЭ, ОДНК Право Русский язык Технология Физика Физическая культура Французский язык Химия Черчение Шахматы Экология Экономика Психология и педагогика Внеурочная деятельность Вебинары Курсы Каталог Дошкольное образование Начальное образование Алгебра Английский язык Астрономия Биология Всеобщая история География Геометрия Естествознание ИЗО Информатика Искусство История России Итальянский язык Китайский язык Литература Литературное чтение Математика Музыка Немецкий язык ОБЖ Обществознание Окружающий мир ОРКСЭ, ОДНК Право Русский язык Технология Физика Физическая культура Французский язык Химия Черчение Шахматы Экология Экономика Рабочие программы Интернет-магазин Где купить Контакты Аудио Новости LECTA Программа лояльности

Свет и цвет: основы основ / Хабр


Мы часто говорим о таком понятии как свет, источниках освещения, цвете изображений и объектов, но не совсем хорошо себе представляем, что такое свет и что такое цвет. Пора разобраться с этими вопросами и перейти от представления к понимаю.



Мы окружены

Осознаем мы этого или нет, но мы находимся в постоянном взаимодействии с окружающим миром и принимаем на себя воздействие различных факторов этого мира. Мы видим окружающее нас пространство, постоянно слышим звуки от различных источников, ощущаем тепло и холод, не замечаем, что пребываем под воздействием естественного радиационного фона, а также постоянно находимся в зоне излучения, которое исходит от огромного количества источников сигналов телеметрии, радио и электросвязи. Почти всё вокруг нас испускает электромагнитное излучение. Электромагнитное излучение — это электромагнитные волны, созданные различными излучающими объектами – заряженными частицами, атомами, молекулами. Волны характеризуются частотой следования, длинной, интенсивностью, а также рядом других характеристик. Вот вам просто ознакомительный пример. Тепло, исходящее от горящего костра – это электромагнитная волна, а точнее инфракрасное излучение, причем очень высокой интенсивности, мы его не видим, но можем почувствовать. Врачи сделали рентгеновский снимок – облучили электромагнитными волнами, обладающими высокой проникающей способностью, но мы этих волн не ощутили и не увидели. То, что электрический ток и все приборы, которые работают под его действием, являются источниками электромагнитного излучения, вы все, конечно же, знаете. Но в этой статье я не стану рассказать вам теорию электромагнитного излучения и его физическую природу, я постараюсь более мене простым языком объяснить, что же такое видимый свет и как образуется цвет объектов, которые мы с вами видим. Я начал говорить про электромагнитные волны, чтобы сказать вам самое главное: Свет – это электромагнитная волна, которая испускается нагретым или находящимся в возбужденном состоянии веществом. В роли такого вещества может выступить солнце, лампа накаливания, светодиодный фонарик, пламя костра, различного рода химические реакции. Примеров может быть достаточно много, вы и сами можете привести их в гораздо большем количестве, чем я написал. Необходимо уточнить, что под понятием свет мы будем подразумевать видимый свет. Всё выше сказанное можно представить в виде вот такой картинки (Рисунок 1).

Рисунок 1 – Место видимого излучения среди других видов электромагнитного излучения.

На Рисунке 1 видимое излучение представлено в виде шкалы, которая состоит из «смеси» различных цветов. Как вы уже догадались – это спектр. Через весь спектр (слева направо) проходит волнообразная линия (синусоидальная кривая) – это электромагнитная волна, которая отображает сущность света как электромагнитного излучения. Грубо говоря, любое излучение – есть волна. Рентгеновское, ионизирующее, радиоизлучение (радиоприемники, телевизионная связь) – не важно, все они являются электромагнитными волнами, только каждый вид излучения имеет разную длину этих волн. Синусоидальная кривая является всего лишь графическим представлением излучаемой энергии, которая изменяется во времени. Это математическое описание излучаемой энергии. На рисунке 1 вы также можете заметить, что изображенная волна как бы немного сжата в левом углу и расширена в правом. Это говорит о том, что она имеет разную длину на различных участках. Длина волны – это расстояние между двумя её соседними вершинами. Видимое излучение (видимый свет) имеет длину волны, которая изменяется в пределах от 380 до 780nm (нанометров). Видимый свет — всего лишь звено одной очень длинной электромагнитной волны.

От света к цвету и обратно

Ещё со школы вы знаете, что если на пути луча солнечного света поставить стеклянную призму, то большая часть света пройдет через стекло, и вы сможете увидеть разноцветные полосы на другой стороне призмы. То есть изначально был солнечный свет — луч белого цвета, а после прохождения через призму разделился на 7 новых цветов. Это говорит о том, что белый свет состоит из этих семи цветов. Помните, я только что говорил, что видимый свет (видимое излучение) — это электромагнитная волна, так вот, те разноцветные полосы, которые получились после прохождения солнечного луча через призму – есть отдельные электромагнитные волны. То есть получаются 7 новых электромагнитных волн. Смотрим на рисунок 2.

Рисунок 2 – Прохождение луча солнечного света через призму.

Каждая из волн имеет свою длину. Видите, вершины соседних волн не совпадают друг с другом: потому что красный цвет (красная волна) имеет длину примерно 625-740nm, оранжевый цвет (оранжевая волна) – примерно 590-625nm, синий цвет (синяя волна) – 435-500nm., не буду приводить цифры для остальных 4-х волн, суть, я думаю, вы поняли. Каждая волна – это излучаемая световая энергия, то есть красная волна излучает красный свет, оранжевая – оранжевый, зеленая – зеленый и т.д. Когда все семь волн излучаются одновременно, мы видим спектр цветов. Если математически сложить графики этих волн вместе, то мы получим исходный график электромагнитной волны видимого света – получим белый свет. Таким образом, можно сказать, что спектр электромагнитной волны видимого света – это сумма волн различной длины, которые при наложении друг на друга дают исходную электромагнитную волну. Спектр «показывает из чего состоит волна». Ну, если совсем просто сказать, то спектр видимого света – это смесь цветов, из которых состоит белый свет (цвет). Надо сказать, что и у других видов электромагнитного излучения (ионизирующего, рентгеновского, инфракрасного, ультрафиолетового и т.д.) тоже есть свои спектры.

Любое излучение можно представить в виде спектра, правда таких цветных линий в его составе не будет, потому, как человек не способен видеть другие типы излучений. Видимое излучение – это единственный вид излучений, который человек может видеть, потому-то это излучение и назвали – видимое. Однако сама по себе энергия определенной длины волны не имеет никакого цвета. Восприятие человеком электромагнитного излучения видимого диапазона спектра происходит благодаря тому, что в сетчатке глаза человека располагаются рецепторы, способные реагировать на это излучение.

Но только ли путем сложения семи основных цветов мы можем получить белый цвет? Отнюдь. В результате научных исследований и практических экспериментов было установлено, что все цвета, которые способен воспринимать человеческий глаз, можно получить смешиванием всего лишь трех основных цветов. Три основных цвета: красный, зеленый, синий. Если с помощью смешивания этих трех цветов можно получить практически любой цвет, значит можно получить и белый цвет! Посмотрите на спектр, который был приведен на рисунке 2, на спектре четко просматриваются три цвета: красный, зеленый и синий. Именно эти цвета лежат в основе цветовой модели RGB (Red Green Blue).

Проверим как это работает на практике. Возьмем 3 источника света (прожектора) — красный, зеленый и синий. Каждый из этих прожекторов излучает только одну электромагнитную волну определенной длины. Красный – соответствует излучению электромагнитной волны длиной примерно 625-740nm (спектр луча состоит только из красного цвета), синий излучает волну длиной 435-500nm (спектр луча состоит только из синего цвета), зеленый – 500-565nm (в спектре луча только зеленый цвет). Три разных волны и больше ничего, нет никакого разноцветного спектра и дополнительных цветов. Теперь направим прожектора так, чтобы их лучи частично перекрывали друг друга, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 — Результат наложения красного, зеленого и синего цветов.

Посмотрите, в местах пересечения световых лучей друг с другом образовались новые световые лучи – новые цвета. Зеленый и красный образовали желтый, зеленый и синий – голубой, синий и красный — пурпурный. Таким образом, изменяя яркость световых лучей и комбинируя цвета можно получить большое многообразие цветовых тонов и оттенков цвета. Обратите внимание на центр пересечения зеленого, красного и синего цветов: в центре вы увидите белый цвет. Тот самый, о котором мы недавно говорили. Белый цвет – это сумма всех цветов. Он является «самым сильным цветом» из всех видимых нами цветов. Противоположный белому – черный цвет. Черный цвет – это полное отсутствие света вообще. То есть там, где нет света — там мрак, там всё становится черным. Пример тому — иллюстрация 4.

Рисунок 4 – Отсутствие светового излучения

Я как-то незаметно перехожу от понятия свет к понятию цвет и вам ничего не говорю. Пора внести ясность. Мы с вами выяснили, что свет – это излучение, которое испускается нагретым телом или находящимся в возбужденном состоянии веществом. Основными параметрами источника света являются длина волны и сила света. Цвет – это качественная характеристика этого излучения, которая определяется на основании возникающего зрительного ощущения. Конечно же, восприятие цвета зависит от человека, его физического и психологического состояния. Но будем считать, что вы достаточно хорошо себя чувствуете, читаете эту статью и можете отличить 7 цветов радуги друг от друга. Отмечу, что на данный момент, речь идет именно о цвете светового излучения, а не о цвете предметов. На рисунке 5 показаны зависимые друг от друга параметры цвета и света.

Рисунки 5 и 6– Зависимость параметров цвета от источника излучения

Существуют основные характеристики цвета: цветовой тон (hue), яркость (Brightness), светлость (Lightness), насыщенность (Saturation).

Цветовой тон (hue)

– Это основная характеристика цвета, которая определяет его положение в спектре. Вспомните наши 7 цветов радуги – это, иначе говоря, 7 цветовых тонов. Красный цветовой тон, оранжевый цветовой тон, зелёный цветовой тон, синий и т.д. Цветовых тонов может быть довольно много, 7 цветов радуги я привел просто в качестве примера. Следует отметить, что такие цвета как серый, белый, черный, а также оттенки этих цветов не относятся к понятию цветовой тон, так как являются результатом смешивания различных цветовых тонов.

Яркость (Brightness)

– Характеристика, которая показывает, насколько сильно излучается световая энергия того или иного цветового тона (красного, желтого, фиолетового и т.п.). А если она вообще не излучается? Если не излучается – значит, её нет, а нет энергии — нет света, а там где нет света, там черный цвет. Любой цвет при максимальном снижении яркости становится черным цветом. Например, цепочка снижения яркости красного цвета: красный — алый — бордовый — бурый — черный. Максимальное увеличение яркости, к примеру, того же красного цвета даст «максимально красный цвет».

Светлость (Lightness)

– Степень близости цвета (цветового тона) к белому. Любой цвет при максимальном увеличении светлости становится белым. Например: красный — малиновый — розовый — бледно-розовый — белый.

Насыщенность (Saturation)

– Степень близости цвета к серому цвету. Серый цвет является промежуточным цветом между белым и черным. Серый цвет образуется путем смешивания в равных количествах красного, зеленого, синего цвета с понижением яркости источников излучения на 50%. Насыщенность изменяется непропорционально, то есть понижение насыщенности до минимума не означает, что яркость источника будет снижена до 50%. Если цвет уже темнее серого, при понижении насыщенности он станет ещё более темным, а при дальнейшем понижении и вовсе станет черным цветом.

Такие характеристики цвета как цветовой тон (hue), яркость (Brightness), и насыщенность (Saturation) лежат в основе цветовой модели HSB (иначе называемая HCV).

Для того чтобы разобраться в этих характеристиках цвета, рассмотрим на рисунке 7 палитру цветов графического редактора Adobe Photoshop.

Рисунок 7 – Палитра цветов Adobe Photoshop

Если вы внимательно посмотрите на рисунок, то обнаружите маленький кружочек, который расположен в самом верхнем правом углу палитры. Этот кружочек показывает, какой цвет выбран на цветовой палитре, в нашем случае это красный. Начнем разбираться. Сначала посмотрим на числа и буквы, которые расположены в правой половине рисунка. Это параметры цветовой модели HSB. Самая верхняя буква – H (hue, цветовой тон). Он определяет положение цвета в спектре. Значение 0 градусов означает, что это самая верхняя (или нижняя) точка цветового круга – то есть это красный цвет. Круг разделен на 360 градусов, т.е. получается, в нем 360 цветовых тонов. Следующая буква – S (saturation, насыщенность). У нас указано значение 100% — это значит, что цвет будет «прижат» к правому краю цветовой палитры и имеет максимально возможную насыщенность. Затем идет буква B (brightness, яркость) – она показывает, насколько высоко расположена точка на палитре цветов и характеризует интенсивность цвета. Значение 100% говорит о том, что интенсивность цвета максимальна и точка «прижата» к верхнему краю палитры. Буквы R(red), G(green), B(blue) — это три цветовых канала (красный, зеленый, синий) модели RGB. В каждом в каждом из них указывается число, которое обозначает количество цвета в канале. Вспомните пример с прожекторами на рисунке 3, тогда мы выяснили, что любой цвет может быть получен путем смешивания трех световых лучей. Записывая числовые данные в каждый из каналов, мы однозначно определяем цвет. В нашем случае 8-битный канал и числа лежат в диапазоне от 0 до 255. Числа в каналах R, G, B показывают интенсивность света (яркость цвета). У нас в канале R указано значение 255, а это значит, что это чистый красный цвет и у него максимальная яркость. В каналах G и B стоят нули, что означает полное отсутствие зеленого и синего цветов. В самой нижней графе вы можете увидеть кодовую комбинацию #ff0000 — это код цвета. У любого цвета в палитре есть свой шестнадцатиричный код, который определяет цвет. Есть замечательная статья Теория цвета в цифрах, в которой автор рассказывает как определять цвет по шестнадцатеричному коду.
На рисунке вы также можете заметить перечеркнутые поля числовых значений с буквами «lab» и «CMYK». Это 2 цветовых пространства, по которым тоже можно характеризовать цвета, о них вообще отдельный разговор и на данном этапе незачем вникать в них пока не разберетесь с RGB.
Можете открыть цветовую палитру Adobe Photoshop и поэксперовать со значением цветов в полях RGB и HSB. Вы заметите, что изменение числовых значений в каналах R, G, и B приводит к изменению числовых значений в каналах H, S, B.

Цвет объектов

Пора поговорить о том, как так получается, что окружающие нас предметы принимают свой цвет, и почему он меняется при различном освещении этих предметов.

Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект почти полностью поглощает падающий свет, то объект принимает черный цвет. А когда объект отражает почти весь падающий свет, он принимает белый цвет. Таким образом, можно сразу сделать вывод о том, что цвет объекта будет определяться количеством поглощенного и отраженного света, которым этот объект освещается. Способность отражать и поглощать свет определятся молекулярной структурой вещества, иначе говоря — физическими свойствами объекта. Цвет предмета «не заложен в нем от природы»! От природы в нем заложены физические свойства: отражать и поглощать.

Цвет объекта и цвет источника излучения неразрывно связаны между собой, и эта взаимосвязь описывается тремя условиями.

— Первое условие: Цвет объект может принимать только при наличии источника освещения. Если нет света, не будет и цвета! Красная краска в банке будет выглядит черной. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Будет черный цвет всего окружающего пространства и находящихся в нем предметов.

— Второе условие: Цвет объекта зависит от цвета источника освещения. Если источник освещения красный светодиод, то все освещаемые этим светом объекты будут иметь только красные, черные и серые цвета.

— И наконец, Третье условие: Цвет объекта зависит от молекулярной структуры вещества, из которого состоит объект.

Зеленая трава выглядит для нас зеленой, потому что при освещении белым светом она поглощает красную и синюю волну спектра и отражает зеленую волну (Рисунок 8).

Рисунок 8 – Отражение зеленой волны спектра

Бананы на рисунке 9 выглядят желтыми, потому что они отражают волны, лежащие в желтой области спектра (желтую волну спектра) и поглощает все остальные волны спектра.

Рисунок 9 – Отражение желтой волны спектра

Собачка, та что изображена на рисунке 10 – белая. Белый цвет – результат отражения всех волн спектра.

Рисунок 10 – Отражение всех волн спектра

Цвет предмета – это цвет отраженной волны спектра. Вот так предметы приобретают видимый нами цвет.

В следующей статье речь пойдет о новой характеристике цвета — цветовой температуре.

Что такое длина волны?

Длина волны — это расстояние между идентичными точками (соседними гребнями) в соседних циклах сигнала формы волны, распространяемого в пространстве или вдоль провода. В беспроводных системах эта длина обычно указывается в метрах (м), сантиметрах (см) или миллиметрах (мм). В случае инфракрасного (ИК), видимого света, ультрафиолетового (УФ) и гамма-излучения (γ) длина волны чаще указывается в нанометрах (нм), которые представляют собой единицы измерения от 10 ^{до 9} м или ангстрем ( Å), которые составляют 10 ^-10 м.

Длина волны обратно пропорциональна частоте, которая относится к количеству волновых циклов в секунду. Чем выше частота сигнала, тем короче длина волны.

Звуковая волна — это модель возмущения, вызванная движением энергии, проходящей через среду, такую ​​как воздух, вода или любое другое жидкое или твердое вещество, при ее распространении от источника звука. Волна на воде — это пример волны, которая включает комбинацию продольных и поперечных движений.Электромагнитная волна создается в результате колебаний между электрическим полем и магнитным полем.

Как измеряется длина волны

Инструменты, такие как оптические спектрометры или анализаторы оптического спектра, могут использоваться для обнаружения длин волн в электромагнитном спектре. Длины волн измеряются в километрах (км), метрах, миллиметрах, микрометрах (мкм) и даже меньших номиналах, включая нанометры, пикометры (пм) и фемтометры (фм). Последний используется для измерения более коротких волн в электромагнитном спектре, таких как УФ-излучение, рентгеновские лучи и гамма-лучи.И наоборот, радиоволны имеют гораздо большую длину волны, достигая от 1 мм до 100 км, в зависимости от частоты.

Если f — частота сигнала, измеренная в мегагерцах (МГц), а греческая буква лямбда λ — длина волны, измеренная в метрах, то:

Как измеряется длина волны

λ = 300/ f

и, наоборот:

f = 300/ λ

Расстояние между повторами волн указывает, где находится длина волны в спектре электромагнитного излучения, который включает радиоволны в звуковом диапазоне и волны в диапазоне видимого света.

Как рассчитать длину волны
Формула длины волны

Длину волны можно вычислить, разделив скорость волны на ее частоту. Это часто выражается в виде приведенного здесь уравнения.

λ представляет длину волны, выраженную в метрах. v — скорость волны, рассчитанная в метрах в секунду (м / с). А f обозначает частоту, которая измеряется в герцах (Гц).

Мультиплексирование с волновым разделением

В 1990-х годах способность оптоволоконного кабеля передавать данные была значительно увеличена с развитием мультиплексирования с разделением по длине волны (WDM).Этот метод был предложен лабораторией Bell Labs компании AT&T, которая разработала способ разделения светового луча на волны различной длины, которые могут проходить по оптоволокну независимо друг от друга.

WDM, наряду с плотным WDM (DWDM) и другими методами, позволяет одному оптическому волокну передавать несколько сигналов одновременно. В результате емкость может быть добавлена ​​к существующим оптическим сетям, также называемым фотонными сетями .

Три наиболее распространенных длины волны в волоконной оптике — это 850 нм, 1300 нм и 1550 нм.

Осциллограммы

Форма волны описывает форму или форму волнового сигнала. Волна обычно используется для описания акустического сигнала или циклического электромагнитного сигнала, поскольку каждый из них подобен волнам в воде.

Существует четыре основных типа сигналов:

1. Синусоидальная волна. Напряжение увеличивается и уменьшается по устойчивой кривой. Синусоидальные волны можно найти в звуковых волнах, световых волнах и волнах на воде. Кроме того, напряжение переменного тока в электросети общего пользования имеет форму синусоиды.
2. Прямоугольная волна. Прямоугольная волна представляет собой сигнал, при котором напряжение просто включается, остается включенным в течение некоторого времени, выключается, остается выключенным в течение некоторого времени и повторяется. Это называется прямоугольной волной , потому что диаграмма прямоугольной волны показывает резкие повороты под прямым углом. Прямоугольные волны встречаются во многих электронных схемах.
3. Треугольник волна. В этой волне напряжение увеличивается по прямой, пока не достигнет пикового значения, а затем по прямой линии падает.Если напряжение достигает нуля и снова начинает расти, треугольная волна представляет собой форму постоянного тока (DC). Однако, если напряжение пересекает ноль и становится отрицательным до того, как снова начинает расти, треугольная волна представляет собой форму переменного тока (AC).
4. Пилообразная волна. Пилообразная волна представляет собой гибрид треугольной волны и прямоугольной волны. В большинстве пилообразных волн напряжение увеличивается по прямой, пока не достигает своего пикового напряжения, а затем напряжение мгновенно или почти мгновенно падает до нуля и немедленно повторяется.
Соотношение между частотой и длиной волны

Длина волны и частота света тесно связаны: чем выше частота, тем короче длина волны, а чем ниже частота, тем длиннее длина волны. Энергия волны прямо пропорциональна ее частоте, но обратно пропорциональна ее длине волны. Это означает, что чем больше энергия, тем больше частота и короче длина волны. Учитывая взаимосвязь между длиной волны и частотой, короткие волны более энергичны, чем длинные.

Электромагнитные волны всегда движутся с одинаковой скоростью: 299 792 километра в секунду (км / с). В электромагнитном спектре существует множество типов волн с разными частотами и длинами волн. Однако все они связаны одним уравнением: частота любой электромагнитной волны, умноженная на ее длину, равна скорости света.

Длины волн в беспроводных сетях

Хотя частоты чаще обсуждаются в беспроводных сетях, длины волн также являются важным фактором в сетях Wi-Fi.Wi-Fi работает на пяти частотах, все в диапазоне гигагерц: 2,4 ГГц, 3,6 ГГц, 4,9 ГГц, 5 ГГц и 5,9 ГГц. Более высокие частоты имеют более короткие длины волн, а сигналы с более короткими длинами волн с большей трудностью преодолевают препятствия, такие как стены и полы.

В результате точки беспроводного доступа (AP), которые работают на более высоких частотах — с более короткими длинами волн — часто потребляют больше энергии для передачи данных на тех же скоростях и расстояниях, которые достигаются устройствами, которые работают на более низких частотах — с более длинными волнами.

Оптика — длина волны, частота и скорость света — объект, волны, частоты и помехи

Связь между частотой (количество гребней волны, которые проходят через определенную точку за заданный промежуток времени) и длиной волны для электромагнитных волн определяется формулой c = λ f , где c — скорость света, λ — длина волны в метрах, а f — частота в циклах в секунду. Например, длина волны наивысшей энергии, обнаруживаемая человеческим глазом, обычно определяется равной 3.80 x 10 ^{— 7} м. Переписывая формулу c = λ f как f = c / λ, дает (3,00 x 10 ⁸ м / с / 3,80 x 10 ^{— 7} м) = 7,9 x 10 ¹⁴ Гц для частоты волны.

Обратное соотношение между длиной волны и частотой означает, что с увеличением длины волны частота уменьшается. Поскольку частота фотона или электромагнитной волны прямо пропорциональна энергии фотона или волны, чем выше частота фотона или волны, тем выше энергетическое состояние фотона или волны.По этой причине в видимом спектре более короткий синий свет более энергичен, чем более длинный красный свет (то есть фотоны и ЭМ-волны с частотами и длинами волн в красной части спектра).

Ньютон был первым ученым, изучавшим цвет. Он пропустил солнечный свет через призму и обнаружил, что его можно разделить на лучи света разных цветов. Он показал, что видимый свет на самом деле состоит из красного, оранжевого, желтого, зеленого, синего и фиолетового света.Каждый из этих цветов соответствует определенной частоте и длине волны света. Ньютон пропускал отдельные цветные полосы, создаваемые призмой, через вторую призму. Эта вторая призма повторно объединила отдельные полосы, и свет вышел из призмы в виде белого света. Это показало, что белый свет на самом деле представляет собой комбинацию всех цветов спектра.

Цвет объекта определяется частотами (и соответствующими длинами волн) света, поглощаемого объектом. Большинство объектов поглощают большинство частот света.Любые частоты, которые не поглощаются объектом, отражаются, придавая объекту определенный цвет. Если объект поглощает весь свет, кроме частот, находящихся в красной области спектра, объект выглядит красным. Красный свет отражается от объекта. Белый на самом деле не цвет, а комбинация всех цветов, возникающая при отражении всех частот света. Точно так же черный цвет на самом деле означает отсутствие отраженного света, возникающее при поглощении света всех частот.

Световые волны демонстрируют конструктивную и деструктивную интерференционную структуру .Конструктивная интерференция возникает, когда две или более световых волны встречаются в фазе (например, гребни волн встречаются с гребнями волн), и обычно приводит к более интенсивному или яркому результирующему свету. Когда световые волны встречаются в противофазе (например, когда гребни одной волны нейтрализуют гребни другой волны), происходит деструктивная интерференция, и интенсивность света уменьшается или свет нейтрализуется.

Концепция интерференции важна для понимания явления дифракции .Интерференционный эксперимент Юнга с двумя щелями является классическим объяснением дифракции, то есть искривления света при его прохождении вокруг объекта. Янг сделал две небольшие прорези относительно близко друг к другу на темной доске. Когда он направил свет через щели и наблюдал за светом на экране, он заметил, что свет не проходит прямо, хотя и идет по двум прямым линиям. Вместо этого был узор из чередующихся ярких и темных полос света. Это происходило из-за того, что световые волны расходились веером и дифрагируют, когда они проходят через барьерные щели, очень похоже на рябь на воде , когда она проходит из маленького отверстия в более крупный водоем.Поскольку световые волны проходили через две щели, были созданы два вентилятора, которые перекрывались в определенных точках. Некоторые из этих точек испытали деструктивную интерференцию, в то время как другие были конструктивными, что привело к чередованию полос света. Темные полосы возникли, когда световые волны нейтрализовали друг друга.




Электромагнитное излучение — обзор

Электромагнитное излучение.

Электромагнитное излучение — это электрическое и магнитное возмущение, перемещающееся в пространстве со скоростью света (2.998 × 108 м / с). Он не содержит ни массы, ни заряда, а перемещается в пакетах лучистой энергии, называемых фотонами или квантами. Примеры электромагнитного излучения включают радиоволны и микроволны, а также инфракрасное, ультрафиолетовое, гамма и рентгеновское излучение. Некоторые источники электромагнитного излучения включают источники в космосе (например, солнце и звезды), радиоактивные элементы и промышленные устройства. ЭМ проявляет двойственную природу волн и частиц.

Электромагнитное излучение распространяется в форме волны с постоянной скоростью. Волновые характеристики электромагнитного излучения находятся в зависимости скорости от длины волны (расстояние по прямой линии одного цикла) и частоты (циклов в секунду или герц, Гц), выраженных в формуле

c = λv

где c = скорость, λ = длина волны и v = частота.

Поскольку скорость постоянна, любое увеличение частоты приводит к последующему уменьшению длины волны. Следовательно, длина волны и частота обратно пропорциональны. Все формы электромагнитного излучения сгруппированы в соответствии с длиной волны в электромагнитный спектр, показанный на Рисунке 1-3.

Частичная природа электромагнитного излучения проявляется во взаимодействии ионизирующих фотонов с веществом. Количество энергии (E), обнаруженное в фотоне, равно его частоте ( ν ), умноженной на постоянную Планка (h):

E = νh

Энергия фотона прямо пропорциональна частоте фотона.Энергия фотонов измеряется в эВ или кэВ (килоэлектронвольтах). Энергетический диапазон диагностического рентгеновского излучения составляет от 40 до 150 кэВ. Гамма-лучи, рентгеновские лучи и некоторые ультрафиолетовые лучи обладают достаточной энергией (> 10 кэВ), чтобы вызвать ионизацию.

Энергия электромагнитного излучения определяет его полезность для диагностической визуализации. Из-за чрезвычайно короткой длины волны гамма-лучи и рентгеновские лучи способны проникать через большие части тела. Гамма-лучи используются при визуализации радионуклидов. Рентгеновские лучи используются для получения изображений на обычной пленке и компьютерной томографии (КТ).Видимый свет применяется для наблюдения и интерпретации изображений. Магнитно-резонансная томография (МРТ) использует радиочастотное электромагнитное излучение в качестве среды передачи (см. Рис. 1-3).

Калькулятор частоты и длины волны — все RF

Этот калькулятор частоты для длины волны помогает определить длину волны формы волны на основе частоты. Предполагается, что волна распространяется со скоростью света, что характерно для большинства беспроводных сигналов. Единицу ввода частоты можно изменить, длина волны на выходе рассчитывается в метрах.

Введите частоту для расчета длины волны

• Частота (f)

• Расчет

  Сброс

Щелкните здесь, чтобы просмотреть изображение

λ = C / f

Где,

(Лямбда) = Длина волны в метрах

c = Скорость света (299 792 458 м / с)

f = Частота

Если вы хотите рассчитать частоту по длине волны — нажмите здесь, чтобы использовать калькулятор длины волны в частоту.

Общие сведения о частоте и длине волны

Что такое частота?

Частота сигнала — это количество повторений полного сигнала за фиксированный период времени. Единица измерения частоты — Гц, что соответствует количеству сигналов, повторяющихся за 1 секунду. Итак, если волна повторяется 5 раз за одну секунду, ее частота будет 5 Гц.

Что такое длина волны?

Длина волны — это расстояние между двумя соседними пиками или впадинами соседних циклов.Это характеристика как бегущих, так и стоячих волн. Он обозначается лямбда (λ) и может быть представлен в единицах измерения расстояния, таких как мм, см, метры и т. Д. Длина волны обратно пропорциональна частоте.

Связь между частотой и длиной волны

В случае бегущих волн частота волны коррелирует с длиной волны и скоростью, с которой волна распространяется. Если волна движется быстрее, количество полных волновых циклов, которые завершатся за 1 секунду, больше, чем по сравнению с более медленной волной.Таким образом, скорость, с которой движется волна, является очень важным фактором при определении ее частоты.

Важно отметить, что две волны с разными длинами волн могут иметь одинаковую частоту. Итак, давайте предположим, что Волна 1 имеет длину волны 1 см, а Волна 2 имеет длину волны 2 см. Чтобы иметь ту же частоту, Волна 2 должна будет двигаться со скоростью, в 2 раза превышающей скорость волны 1.




Частота и длина волны объяснены простым английским языком с примерами и иллюстрациями.

«Вернуться к глоссарию Index

Частота и длина волны — это свойства волн. Они тесно связаны, поэтому в этой статье мы обсуждаем их вместе.

Частота — это количество повторных движений за период времени. Эти движения могут быть вверх и вниз, как молоток, или назад и вперед, махая рукой. Или какое-то другое повторяющееся движение, может быть, раскачивание маятника. Повторяющиеся движения называются «колебаниями» или «циклами». Итак, частота — это количество циклов в единицу времени, часто измеряемое в секундах.

Циклы можно изобразить на бумаге, как на сопроводительном изображении. В случае движения молота вверх и вниз вертикальная ось будет высотой, а горизонтальная ось — временем. Когда молот находится на самом высоком уровне, это гребень. Когда он самый низкий по высоте, это впадина. Затем со временем молот снова поднимается на гребень и так далее.

Ключевые свойства волны: период, частота (количество гребней в секунду) и амплитуда. Горизонтальная ось — время. [Источник изображения: модификация Kraaiennest — CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4038226. Проверено 21 сентября 2017 г.] На этом изображении частота — это количество циклов, от пика до пика, завершенных за секунду. Или количество движений от коры до кормушки — одно и то же. Чем больше циклов в секунду, тем выше частота.

Частота обозначается либо древнегреческой буквой v (произносится как nu ), либо просто f для частоты.Обозначение v обычно используется для обозначения частоты электромагнитных волн; тогда как символ f обычно используется для частоты обычных волн, для которых требуется материальная среда, например звуковые и водяные волны.

Период волны — это промежуток времени между гребнями (или между впадинами). Чем выше частота, тем короче период. Чем ниже частота, тем дольше период. Частота и период обратно пропорциональны.

Волновые свойства: длина волны и амплитуда. [Источник изображения: Kraaiennest — CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4038226. Проверено 21 сентября, 2017.] Длина волны — это расстояние в пространстве от гребня до гребня. Или от кормушки к кормушке — на одинаковом расстоянии. Длина волны обозначается древнегреческой буквой 𝛌, которая называется «лямбда». Как частота и период, частота и длина волны обратно пропорциональны. Чем выше частота, тем короче длина волны. Чем ниже частота, тем длиннее длина волны.

Если вы уже разбираетесь в волнах, но хотите узнать больше о частоте и длине волны, вы можете перейти к разделу «Волновые движения происходят в циклах.«Если вы хотите узнать больше о волнах, читайте дальше.

Что такое волна?

Волна — это движение, которое распространяется через среду. Сопровождающая анимация демонстрирует движение, распространяющееся через толпу на стадионе. Движение колеблется по скамьям.

Волна в толпе на стадионе, метафора физической волны. [Источник изображения: Hughesdarren, https://en.wikipedia.org/wiki/Wave_(audience), получено 18 февраля 2018 г.] Люди не передвигаются по скамейке — каждый снова садится точно в то же место.Но что-то движется по стадиону — движение то вверх, то вниз.

В отличие от физики, люди не заставляют друг друга стоять физически — это ментальная связь. Каждый решил, что когда мой сосед встанет, а потом начнет садиться, я встану. Итак, это не волна в физическом определении, но хорошая метафора для нее.

В физической волне определенное движение, колебание, передается от одного бита к следующему биту некоторой среды. Он включает в себя физическое толкание или притяжение соседней частицы.Затем соседняя частица толкает или притягивает следующую и так далее.

В физике волна — это передача движения через один конец среды к другому без передачи вещества. Движение — это направленная энергия, поэтому волна — это вид передачи энергии через среду. Для получения дополнительной информации см. Запись «волна».

Звуковые волны — пример частоты и длины волны

Звуковая волна — это серия сжатий и разрежений (разжижения) молекул воздуха.Эти сжатия и разрежения толкают соседние молекулы, так что они физически заставляют их повторять одно и то же движение. Это создает распространяющуюся волну, которая ритмично перемещается по воздуху, создавая цикл низкого давления воздуха, затем высокого давления воздуха, а затем снова низкого давления по мере его распространения.

Щелкните изображение, чтобы просмотреть видео о звуковых волнах. Минуты с 1:30 до 4:20 наиболее актуальны.

Частота звуковой волны определяет ее высоту. Например, частота ноты, на которую настраивают свои инструменты многие оркестровые инструменты, находится на фортепьяно A выше средней C.Его частота составляет 440 циклов в секунду. Частота 220 циклов в секунду — это та же нота, A, но на октаву ниже.

В сопроводительном видео показано, как работают звуковые волны. Отрезок от 1:30 до 4:20 является наиболее актуальным, хотя все видео представляет собой отличную презентацию звуковых волн.

Частоты световых волн — другой пример частоты и длины волны

Частота видимого света определяет его цвет. Свет состоит из электромагнитных волн.По мере того, как сила электрического и магнитного полей повышается и падает, то есть колеблясь, они создают частоту. Цикл от одного гребня к другому происходит определенное количество раз в секунду.

Электромагнитная волна, бегущая вправо. [Источник изображения: https://blog.oureducation.in/some-concepts-of-electromagnetic-field/ получено 31 марта 2018 г.] Частота видимого света измеряется в «терагерцах». «Тера» происходит от греческого слова «чудовище». А один терагерц поистине чудовищен по размеру: один триллион циклов в секунду.Как показано на прилагаемом изображении, частота видимого света колеблется от 400 терагерц (красный свет) до 789 терагерц (фиолетовый свет).

Частота света определяет не только его цвет, но и его энергию. Чем выше частота, тем выше энергия. Фиолетовый свет, частота которого примерно в 1,7 раза выше, чем у красного света, также имеет примерно в 1,6 раза больше энергии. Хотя соотношение между частотой и энергией не однозначно, оно пропорционально. В прилагаемой таблице показаны уровни энергии каждой частоты видимого света.

Спектр электромагнитных волн. [Источник изображения: Inductiveload, НАСА — самодельное, информация НАСА, CC BY-SA 3.0; https://en.wikipedia.org/wiki/Electrotic_spectrum, получено 31 марта 2018 г.] На частотах ниже, чем красный видимый свет, природа электромагнетизма меняется. Эти более низкие частоты — инфракрасные, микроволновые и радиоволны. Взаимодействие видимого света с материей заставляет нас видеть их. Напротив, взаимодействие инфракрасных, микроволновых и радиоволн с веществом вызывает нагрев вещества.

Выше ультрафиолета электромагнетизм становится рентгеновским, а на еще более высоких частотах — гамма-лучами.

Спектр видимого света — частота, длина волны и энергия. Измерения: длина волны-нанометры; Частота-Терагерц; Энергия-электрон вольт. [Источник изображения: адаптировано из Gringer — собственная работа, Public Domain, https://en.wikipedia.org/wiki/Visible_spectrum, получено 5 мая 2018 г.] Рентгеновские лучи и гамма-лучи, будучи более высокочастотными, также несут более высокие энергии.Их высокая энергия позволяет им проникать в материю, а также разрывать атомы и молекулы материи. Рентгеновские лучи и гамма-лучи могут повредить наш организм. Фактически, гамма-лучи — одна из самых разрушительных форм радиации, испускаемой атомными бомбами.

Соотношение между частотой и энергией электромагнитных волн математически выражается как E = hf , где: E = энергия; h = постоянная Планка, чрезвычайно малое число; и f = частота.Другими словами, умножьте частоту волны на крошечное число, х , и вы найдете энергию волны.

Соотношение частоты, длины волны и скорости

Частота — это не то же самое, что скорость волны. Например, скорость водной волны — это расстояние, на которое гребень волны проходит за определенный промежуток времени. Допустим, мы наблюдаем гребень волны, приближающийся к доку, на котором мы сидим. Он может двигаться к нам со скоростью 10 миль в час.Но скорость зависит от среды. Замените воду патокой, и волна будет двигаться намного медленнее. Среда имеет все значение. Частота и длина волны не играют никакой роли в определении скорости волн на воде и других волн, для которых требуется материальная среда.

Скорость электромагнитной волны также зависит от среды. Но ситуация сложнее этого простого утверждения. Электромагнитные волны, в отличие от большинства волн, не требуют материальной среды. Когда электромагнитная волна распространяется в вакууме, а не в материальной среде, она всегда движется со скоростью 186 282 миль в секунду.Физики называют все формы электромагнетизма «светом»; 186 282 мили в секунду — это скорость света.

Когда электромагнитная волна проходит через вакуум, частота и длина волны зависят от скорости. В частности, частота, умноженная на длину волны, равна скорости. Скорость волны также иногда называют «скоростью». Соотношение между частотой, длиной волны и скоростью математически выражается как f · 𝛌 = v . В этом уравнении f — частота; 𝛌 — лямбда, греческая буква, обозначающая длину волны; и v — скорость.

Призма разбивает белый свет на частоты. Щелкните изображение для анимации. [Источник изображения: Лукас В. Барбоса — собственная работа, общественное достояние; https://en.wikipedia.org/wiki/Prism; Проверено 16 мая 2018 г.] Поскольку скорость света в вакууме всегда одинакова, как частота может быть связана со скоростью, когда разные электромагнитные волны имеют разные частоты? Вот что интересно: частота и длина волны компенсируют друг друга, потому что они в точности обратно пропорциональны.При умножении они всегда дают постоянную скорость, скорость света.

Электромагнитные волны также могут распространяться через материальные среды, например стекло. Когда видимый свет проходит сквозь стекло, волны не проходят сквозь него, не подвергаясь воздействию. Они взаимодействуют со стеклом. Частицы света, фотоны, поглощаются атомами в стекле и снова излучаются. После испускания они возобновляют свой путь через стекло. Когда бы они ни путешествовали, они летят со скоростью света.Но из-за того, что их путешествие останавливается и начинается, они замедляются до среднего значения, которое меньше скорости света.

Допустим, свет, текущий через стекло, — это белый свет — смесь всех разных цветов, то есть частот. Частота влияет на то, насколько свет замедляется при взаимодействии с атомами стекла. Итак, разные частоты по-разному воспринимаются при путешествии через стекло. Если стекло представляет собой призму, оно будет разделять частоты света в соответствии с их скоростью.Вот почему мы видим, как белый свет входит в призму, а свет разных цветов выходит из призмы.

Понимание длины волны и частоты — Физика средней школы

Если вы считаете, что контент, доступный через Веб-сайт (как определено в наших Условиях обслуживания), нарушает или несколько ваших авторских прав, сообщите нам, отправив письменное уведомление («Уведомление о нарушении»), содержащее в информацию, описанную ниже, назначенному ниже агенту.Если репетиторы университета предпримут действия в ответ на ан Уведомление о нарушении, оно предпримет добросовестную попытку связаться со стороной, которая предоставила такой контент средствами самого последнего адреса электронной почты, если таковой имеется, предоставленного такой стороной Varsity Tutors.

Ваше Уведомление о нарушении прав может быть отправлено стороне, предоставившей доступ к контенту, или третьим лицам, таким как в качестве ChillingEffects.org.

Обратите внимание, что вы будете нести ответственность за ущерб (включая расходы и гонорары адвокатам), если вы существенно искажать информацию о том, что продукт или действие нарушает ваши авторские права.Таким образом, если вы не уверены, что контент находится на Веб-сайте или по ссылке с него нарушает ваши авторские права, вам следует сначала обратиться к юристу.

Чтобы отправить уведомление, выполните следующие действия:

Вы должны включить следующее:

Физическая или электронная подпись правообладателя или лица, уполномоченного действовать от их имени; Идентификация авторских прав, которые, как утверждается, были нарушены; Описание характера и точного местонахождения контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права, в \ достаточно подробностей, чтобы позволить репетиторам университетских школ найти и точно идентифицировать этот контент; например нам требуется а ссылка на конкретный вопрос (а не только на название вопроса), который содержит содержание и описание к какой конкретной части вопроса — изображению, ссылке, тексту и т. д. — относится ваша жалоба; Ваше имя, адрес, номер телефона и адрес электронной почты; а также Ваше заявление: (а) вы добросовестно считаете, что использование контента, который, по вашему мнению, нарушает ваши авторские права не разрешены законом, владельцем авторских прав или его агентом; (б) что все информация, содержащаяся в вашем Уведомлении о нарушении, является точной, и (c) под страхом наказания за лжесвидетельство, что вы либо владелец авторских прав, либо лицо, уполномоченное действовать от их имени.

Отправьте жалобу нашему уполномоченному агенту по адресу:

Чарльз Кон Varsity Tutors LLC
101 S. Hanley Rd, Suite 300
St. Louis, MO 63105


Или заполните форму ниже:

: пролить новый свет на Вселенную

Частота, длина волны и энергетическая активность

Автор: J. Allie Hajian

1. Единица анализа

Иногда вам нужно выразить измерение в разных единицах.Например, когда говорят о том, как далеко что-то находится, иногда может быть полезно скажем, что это определенное РАССТОЯНИЕ (Нью-Йорк находится в 300 милях отсюда), а иногда более полезно использовать ВРЕМЯ, чтобы выразить, как далеко он находится (Нью-Йорк — это 6 часов езды отсюда). Конечно, миль не равны часам , поэтому должен быть какой-то способ преобразовать одно в другое. В этом случае преобразование составляет скорость : если автомобиль движется со средней скоростью 50 миль / час, тогда он может проехать 300 миль за 6 часов.Для этой постоянной скорости 300 миль равняется 6 часам.

Задача

1. Если вы идете со скоростью четыре мили в час, а ваш друг живет на две миль, как далеко ее дом
a. в милях
б. в минутах, если вы идете пешком
c. в минутах, если вы едете со средней скоростью 25 миль час

Примерно таким же образом можно использовать разные блоки для характеристики свет. Мы можем ссылаться на свет по его длине волны , его частоте , или его энергия .Это похоже на разговор о расстоянии в единицах миль или часов.

---

2. Длина волны -> Частота

Световые волны движутся с постоянной скоростью. Из-за этого есть один к одному соотношение между длиной волны света и его частотой. Если волны короткие, их должно быть больше за установленный промежуток времени, чтобы пройти такое же расстояние в то время (та же скорость).

Проблемы

1. Скорость света составляет 186 000 миль в секунду.Какая частота свет с длиной волны в три фута? два дюйма? 1/1000000 дюймов? одна миля?

2. Какова длина волны радиоволн вашей любимой радиостанции? (ПОДСКАЗКА: частота радиостанций равна количеству радиостанций, умноженному на 1000000 Гц. Итак, WAMU — Национальное общественное радио — на FM 88,5 — это 88 500 000 Гц. Теперь воспользуйтесь тем фактом, что длина волны равна скорость света, постоянная, деленная на частоту.)

---

3.Частота -> Энергия

В 1900 году Планк обнаружил прямую связь между частота фотона и его энергия:

E = h nu

Чем выше частота света, тем выше его энергия. Мы знаем из проблемы выше того, что более высокие частоты означают более короткие длины волн. Мы также можем говорят, что E = h c / lambda. Высокочастотный свет имеет короткие длины волн и высокий энергия. Рентгеновские лучи или гамма-лучи являются примерами этого. Радиоволны являются примерами свет с длинной длиной волны, низкой частотой и низкой энергией.

Примерно так же галлоны бензина, которые вы заправляете в машину, и стоимость газ пропорциональны: то же значение, умноженное на константу (цена галлона газа). если ты знаете константу (цену за галлон) и знаете количество галлонов, можно посчитать сколько стоит газ. Или, если вы знаете, сколько газа стоимость, можно посчитать, сколько газа было куплено.

Проблемы

1. Постоянная Планка 4,136 x 10 ^-15 эВ сек.